Aufbau, Optimierung und Charakterisierung eines 3D-humanen Atemwegmodells als Infektionsmodell

Der Aufbau von in vitro-Atemwegsmodellen wird für pathomechanistische Analysen von
Atemwegserkrankungen immer wichtiger. Im Rahmen dieser Arbeit wurden 3D-humane
Atemwegsmodelle auf einer biologischen Matrix aufgebaut. Prim.re, humane
Bronchialepithelzellen und Fibroblasten wurden aus Bronchusgewebe isoliert und die
Epithelzellen in zwei verschiedenen Medien (AECG oder PC Ex+) kultiviert und mittels
Immunfluoreszenz charakterisiert. Zum Aufbau der 3D-Modelle wurden die Epithelzellen auf
einer biologischen Kollagenmatrix mit Fibroblasten unter Air-Lift-Bedingungen und in zwei
verschiedenen Kulturmedien (AECG oder PC ALI) über 21 Tage kultiviert. Die 3D-Modelle
wurden mittels Histologie, Immunfluoreszenzf.rbung und TEER-Messungen charakterisiert.
Kinozilien wurden durch Western Blots und durch Mikroskopie mit einer
Hochgeschwindigkeitskamera charakterisiert. In 2D-Kulturen mit PC ALI wurden vermehrt Ki-
67-positive Zellen und eine geringere Anzahl an KRT-14-positiven Zellen festgestellt. In 3DModellen
führte die Kultivierung mit AECG zu einem hypertrophen Epithelgewebe. Die mit PC
ALI kultivierten Modelle entwickelten ein differenziertes Bronchialepithel mit einer h.heren
Muc5B/AC-Sekretion. TEER-Messungen best.tigten eine stabile Epithelbarriere mit PC ALI.
Western Blots zeigten mehr ac. α-Tubulin (Zilienkomponente) mit PC ALI, jedoch bei beiden
Medienans.tze eine physiologische Zilienschlagfrequenz um die 10 Hz. Die mit PC ALIMedium
kultivierten 3D-humanen Atemwegsmodelle zeigten eine hohe in vivo/in vitro-
Korrelation. Sie schlie.en eine translationale Lücke zwischen 2D-Kulturen bzw. Modellen mit
geringer Komplexit.t und Tierversuchen.